JP2002132376A - Computer system for automatically selecting service voltage and frequency - Google Patents

Computer system for automatically selecting service voltage and frequency

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JP2002132376A
JP2002132376A JP2001245527A JP2001245527A JP2002132376A JP 2002132376 A JP2002132376 A JP 2002132376A JP 2001245527 A JP2001245527 A JP 2001245527A JP 2001245527 A JP2001245527 A JP 2001245527A JP 2002132376 A JP2002132376 A JP 2002132376A
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computer system
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controlled oscillator
supply voltage
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John P Fairbanks
ピー. フェアバンクス,ジョン
Andy C Yuan
シー. ユアン,アンディ
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Poqet Computer Corp
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POQET COMP CORP
Poqet Computer Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically select a service voltage and an operation frequency in a computer system. SOLUTION: This computer system is provided with a voltage-controlled oscillator for generating a clock signal, a processor for receiving the clock signal and a power source for feeding a variable service voltage for operating the computer system, the voltage-controlled oscillator outputs a signal whose frequency changes within a prescribed range in accordance with the change of the variable service voltage, and the frequency changes at a rate that is larger than the rate of the change of the variable service voltage to the voltage- controlled oscillator.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータの電力
システムに関し、特に、自動的にコンピュータシステム
への電圧を選択すると共に、また、システムの現在の要
求、或いはコンピュータシステムからの制御信号に基づ
くコンピュータシステムの動作周波数を自動的に選択す
るコンピュータの電力システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a computer power system, and more particularly, to a computer system that automatically selects a voltage to the computer system and that is based on current requirements of the system or control signals from the computer system. The present invention relates to a computer power system for automatically selecting an operating frequency of a computer.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、ポータブルコンピュータはシステ
ムにおけるバッテリを使い果たす前の動作時間に制限が
ある。これまでに知られている典型的なポータブルコン
ピュータは単一電圧、一般に5V、で動作し、そして、
固定周波数のシステムクロックを使用している。これら
のコンピュータがバッテリ負荷を低減して動作時間を延
ばすための特徴を持たないことは大きな欠点である。C
MOS半導体デバイスを使用する典型的な半導体回路装
置においては、システムで消費される電力は次の等式で
表される。
2. Description of the Related Art Currently, portable computers have a limited operating time before the battery in a system is exhausted. Typical portable computers known to date operate at a single voltage, typically 5V, and
Uses a fixed frequency system clock. A major drawback is that these computers do not have the features to reduce battery load and extend operating time. C
In a typical semiconductor circuit device using a MOS semiconductor device, the power consumed by the system is expressed by the following equation.

【0003】P=CV2 F システムの容量は変わり易く、設計者によって調整でき
るものではないので、変更可能な変数はシステム電圧と
動作周波数である。1つ以上の周波数を持つクロックを
含むコンピュータシステムは従来から知られているが、
可変周波数クロックは動作モードの機能として使用され
ており、ある時間内の平均的な使用に対応するものでは
ない。従来のシステムにおいて、電源が高い周波数のク
ロック動作に対して要求される電圧を供給できなかった
時は、そのシステムのデータは消滅するであろうが、こ
の理由は、クロックはその最大周波数よりも低い周波数
では動作できず、そして、もし低い電圧が可能であった
としても、その低い供給電圧での動作ができないからで
ある。また、従来のシステムでは、システムクロックが
連続的に供給可能な電圧の基で変化するという、継続的
な電圧とシステムクロック周波数との関係を与えること
ができない。
Since the capacity of a P = CV 2 F system is variable and cannot be adjusted by the designer, the variables that can be changed are system voltage and operating frequency. Computer systems that include a clock having one or more frequencies are known in the art,
The variable frequency clock is used as a function of the operation mode, and does not correspond to the average use within a certain time. In a conventional system, if the power supply could not supply the required voltage for high frequency clock operation, the data in the system would be lost, because the clock would be higher than its maximum frequency. This is because they cannot operate at low frequencies and, even if low voltages are possible, they cannot operate at that low supply voltage. Further, in the conventional system, it is impossible to give a relationship between a continuous voltage and a system clock frequency that the system clock changes based on a voltage that can be continuously supplied.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、コンピュー
タと共に使用する電力システムと発振器に関し、このコ
ンピュータシステムは、システムの機能をなし遂げるた
めに最小限要求され、かつ第2にシステムの電力消費を
低減するためのシステムクロックの周波数を下げるシス
テムに対する動作電圧を一緒に与えるように機能する。
電圧と周波数を下げることによって電力を低減するのに
加えて、システムクロック信号を供給するための可変周
波数発振器の使用によって、システムの大きな負荷によ
って供給電圧がシステムの演算タスクの実行に対して通
常要求される値より低下するような環境の中でも、発振
器の周波数をシステム供給電圧の機能として変えること
ができ、システムデータをセーブする危険防止手段を与
えることができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to power systems and oscillators for use with a computer, the computer system being minimally required to perform the functions of the system, and secondly reducing the power consumption of the system. It also functions to provide an operating voltage for the system to reduce the frequency of the system clock to reduce.
In addition to reducing power by lowering the voltage and frequency, the use of a variable frequency oscillator to supply the system clock signal causes the supply voltage to be typically required to perform the computational tasks of the system due to the heavy load on the system Even in an environment where the value is lower than the required value, the frequency of the oscillator can be changed as a function of the system supply voltage, and a danger preventing means for saving the system data can be provided.

【0005】本発明はコンピュータシステムの中で使用
される電力システムと発振器を開示しており、このコン
ピュータシステムは、共に係争中の特許出願の中に説明
され、特許請求の範囲に記載されたものであって、本願
中に引用された、1989年6月30日に出願された出
願番号07/375,721の「ポータブル低電力コン
ピュータ」と題され、代理人のドケット番号がM−96
8である。本発明を読む人の便宜を図るため、前述の共
に係争中の出願の中で使用された参照符号は、この出願
の中でも対応させて使用されている。
[0005] The present invention discloses a power system and an oscillator for use in a computer system, which computer system is described and claimed in co-pending patent applications. And entitled "Portable Low Power Computer," filed Jun. 30, 1989, filed on Jun. 30, 1989, and whose agent's docket number is M-96.
8 For the convenience of those reading the present invention, reference numbers used in the above-mentioned co-pending applications are used correspondingly in this application.

【0006】コンピュータシステムによってなし遂げら
れる、ワードプロセッシングのような所定のタスクにお
いては、演算タスクに対して要求されるクロック速度よ
りも遅いクロック速度でシステムクロックを動作させる
ことが可能である。同様に、ワードプロセッシング動作
においては、システム中の回路は、演算が実行される時
に要求される電圧よりも低い電圧で動作させることがで
きる。このように低いクロック周波数と低い電圧によっ
て動作させることにより、システムの性能はユーザが見
込むほど低下せず、消費される電力が低減される。同様
に、もしシステムクロックが低い周波数で動作される
と、システムの中で使用される装置もまた低い電圧で動
作されるが、これは、低くなった電圧でも、低い周波数
におけるスイッチングを行うには充分であるからであ
る。例えば、前述の共に係争中の特許出願で、本発明を
使用するものの中で説明され、かつ特許請求の範囲に記
載されたコンピュータシステムの中では、ワードプロセ
ッシングモードの動作において情報を処理するために、
約3VのVDDと2.3MHz のシステムクロック周波数
を使用してほとんど充分な性能が達成されることがわか
った。しかしながら、コンピュータの動作モードが数値
データの演算を含む場合は、ほとんどの状態においてそ
の演算機能を素早く実行することが望ましい。従って、
演算モードにおいては、電力供給出力が3Vから5Vに
変化し、システムクロックの周波数が2.3MHz から
6.6MHz に変化する。後に述べたこのような状態のも
とで、最高速度のプロセッシングが達成される。上述し
たように、クロック信号を作るために可変周波数発振器
(以後、クロック信号を作るための可変周波数発振器を
VCO(電圧制御発振器)と記す)を使用することによ
り、システム電源がシステムの負荷から現在要求される
電力を供給出来ないときや、バッテリがシステム性能を
低下させるのに充分な量まで放電されたときにデータを
保護するのと同様に、演算周波数を増大させることがで
きる。VCOの中には、供給電圧における縮小率よりも
大きな、動作周波数における縮小率を実現するための回
路が含まれる。例えば、5VにおけるVCOの周波数が
6.6MHz であったとすると、3Vにおいては、周波数
における縮小率が同じ割合であるとすると、VCOの動
作周波数は3.96MHz になることが期待される。しか
しながら、一層大きな縮小率を与えることによって、更
なる電力の節減がなし遂げられるであろうことが知られ
ており、その好ましい割合は、前にも述べたように、V
DDが3VでVCOの周波数が2.3MHz である。この
ような条件のもとでは、公式P=CV2 Fにより、電力
消費は、電圧を5Vから3Vに変更することによりほぼ
3:1の節減になり、そして周波数を6.6MHz から
2.3MHz に変更することにより更に電力の節減が達成
でき、これが約3から1への電力低減の他の要因とな
る。それゆえに、これらを上手く組み合わせることによ
り、電力を約8:1まで低減することができる。
For certain tasks, such as word processing, accomplished by a computer system, it is possible to operate the system clock at a lower clock speed than that required for the computational task. Similarly, in a word processing operation, circuits in the system can be operated at a voltage lower than the voltage required when the operation is performed. By operating at such a low clock frequency and low voltage, the performance of the system is not reduced as much as the user expects, and the power consumption is reduced. Similarly, if the system clock is operated at a lower frequency, the devices used in the system are also operated at a lower voltage, which means that at lower voltages, switching at lower frequencies is not possible. Because it is enough. For example, in the above-mentioned co-pending patent applications which use the invention and which are described and claimed in the appended claims, a computer system for processing information in a word processing mode of operation. ,
It has been found that almost full performance is achieved using a VDD of about 3 V and a system clock frequency of 2.3 MHz. However, when the operation mode of the computer includes calculation of numerical data, it is desirable to execute the calculation function quickly in most situations. Therefore,
In the operation mode, the power supply output changes from 3 V to 5 V, and the frequency of the system clock changes from 2.3 MHz to 6.6 MHz. Under these conditions described below, the highest speed processing is achieved. As described above, by using a variable frequency oscillator for generating a clock signal (hereinafter, a variable frequency oscillator for generating a clock signal is referred to as a VCO (Voltage Controlled Oscillator)), the system power supply is The computation frequency can be increased, as well as protecting data when the required power cannot be supplied or when the battery is discharged to an amount sufficient to degrade system performance. The VCO includes circuitry for achieving a reduction ratio at the operating frequency that is greater than the reduction ratio at the supply voltage. For example, if the frequency of the VCO at 5 V is 6.6 MHz, at 3 V, the operating frequency of the VCO is expected to be 3.96 MHz, assuming that the reduction ratio in frequency is the same. However, it is known that further power savings may be achieved by providing greater reduction rates, the preferred rate being V, as previously mentioned.
The DD is 3 V and the frequency of the VCO is 2.3 MHz. Under these conditions, the formula P = CV 2 F reduces power consumption by approximately 3: 1 by changing the voltage from 5V to 3V, and reduces the frequency from 6.6MHz to 2.3MHz. To achieve further power savings, which is another factor in reducing power from about 3 to 1. Therefore, by combining these well, the power can be reduced to about 8: 1.

【0007】本発明では、電力システムは供給電圧(V
DD)が3または5Vのいずれかである自動モードにお
いて動作するか、あるいはオーバライドモードで動作
し、このオーバライドモードは、コンピュータシステム
によって引き出される電流の大きさに左右されることな
く、電源の出力電圧が5Vの制限に規制されるシステム
のプロセッサによって制限される。
[0007] In the present invention, the power system is provided with a supply voltage (V
DD) operates in an automatic mode where it is either 3 or 5 volts, or operates in an override mode, which is independent of the magnitude of the current drawn by the computer system, Is limited by the processor of the system, which is regulated to the 5V limit.

【0008】本発明の目的は、出力可能な複数の電圧
と、可変周波数を持ったプロセッサのクロックを備えた
電力システムを提供することにあり、これにより、電力
消費を低減させるためのシステムの要求に基づく最低の
電圧と周波数において実行可能なシステムの動作を許容
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power system having a plurality of outputtable voltages and a clock of a processor having a variable frequency. To allow operation of the system feasible at the lowest voltage and frequency based on

【0009】本発明の更なる目的は、バッテリ電圧が低
下したような条件、すなわち、データに損失がなくシス
テムが動作することが要求され、過度のシステムの負荷
によって供給電圧が保持出来なくなった状況において、
完全なデータを残しておくために、VCOの周波数を変
更することによって、プロセッサの動作周波数を低くす
ることにある。
A further object of the present invention is to provide a condition in which the battery voltage drops, that is, a situation in which the system is required to operate without loss of data, and the supply voltage cannot be maintained due to excessive system load. At
In order to keep complete data, the operating frequency of the processor is reduced by changing the frequency of the VCO.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、コンピ
ュータシステムであって、クロック信号を受信するプロ
セッサ手段、および、クロック信号を発生する電圧制御
発振器とから構成され、電圧制御発振器は可変供給電圧
を受け取り、可変供給電圧の変化に応じて、所定の範囲
内でその周波数が変化する出力信号を供給し、周波数
は、供給電圧における対応する変化の割合よりも大きな
割合で変化することを特徴とするコンピュータシステム
が提供される。
According to the present invention, there is provided a computer system comprising processor means for receiving a clock signal, and a voltage controlled oscillator for generating a clock signal, wherein the voltage controlled oscillator is variably supplied. Receiving a voltage and providing an output signal whose frequency varies within a predetermined range in response to a change in the variable supply voltage, wherein the frequency varies at a rate greater than a corresponding rate of change in the supply voltage. Is provided.

【0011】本発明によれば、自動電圧選択オーバライ
ド回路は、コンピュータシステムからの制御信号に応答
して、供給電圧をコンピュータシステムによって引き出
される電流に関係なく、予め定められた最大値に制限さ
れるように与える。
According to the present invention, an automatic voltage selection override circuit is responsive to a control signal from a computer system to limit a supply voltage to a predetermined maximum value regardless of the current drawn by the computer system. Give as.

【0012】また、本発明によれば、周囲温度の増加に
伴って供給電圧が増え、装置が回路の中で温度の上昇に
伴って抵抗値が増えるように効率的に動作するように維
持するような温度補償回路が与えられる。
Also, according to the present invention, the supply voltage increases with increasing ambient temperature, and the device is maintained in a circuit to operate efficiently so that the resistance increases with increasing temperature. Such a temperature compensation circuit is provided.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1を参照すると、本発明の電力
システム13が模式的に説明されており、説明を分かり
やすくするために、電力システム13は図において破線
によって囲まれたセクションで示される機能ブロックに
分けられている。この電力システム13によって作られ
る供給電圧VDDはコンピュータシステムを通じて使用
され、前述のように、コンピュータシステムの要求に基
づいて、あるいはラインSELVDDに供給されるコン
ピュータシステムからの電圧選択制御に基づいて、3V
および5Vの電圧の中で切り換えられる。図面の右手の
下の部分の中の参照番号17の付近に示される各ライン
SELVDD,LOW BAT/DEAD BAT、お
よびBATMONはコンピュータからの制御ラインであ
り、かつ、コンピュータシステムの周辺ASICへの状
態指示ラインであって、前に示した共に係争中の特許出
願の中に図示されている。コンピュータシステムからの
SELVDDによる制御は、電力システム13を供給電
圧VDDの値に確立するための自動モード、あるいは強
制オーバライドモードのいずれかにするために使用され
る。この電力システムの動作は以後に詳細に説明される
であろうが、最初に、SELVDDラインにおけるLO
W(LOWはグランドを示す)により、VDDの大きさ
がおおよそ5Vに規定され、そして、電力システムはV
DDをそのレベルに保持するように調節されるであろ
う。SELVDDの次の状態は、VDDの大きさが自動
的に決められる自動動作を与える状態である。すなわ
ち、3Vもしくは5VのVDDの出力は、前述のシステ
ムによって引き出される電流に依存し、この自動モード
はSELVDDをフロート状態、もしくはVDD状態に
することによってなし遂げられる。SELVDDがフロ
ートまたはVDDの状態にあると、システムによって引
き出される電流の大きさによって出力が3Vかあるいは
5Vに決められる。ほとんどの状態において、システム
の出力電圧(VDD)は3Vであることが望ましい。し
かしながら、VDDを3Vから5Vに変えるための望ま
しいパラメータは、システムの要求する電流が10mA
以上であり、これに加えて、この電流の流れるレベルが
おおよそ500ms継続することであることが知られてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 1, a power system 13 of the present invention is schematically illustrated. For simplicity, the power system 13 is shown in a section surrounded by a broken line in the figure. Function blocks. The supply voltage VDD produced by the power system 13 is used through the computer system and, as described above, is set to 3V based on the requirements of the computer system or based on the voltage selection control from the computer system supplied to the line SELVDD.
And a voltage of 5V. Lines SELVDD, LOW BAT / DEAD BAT, and BATMON shown near reference numeral 17 in the lower right portion of the drawing are control lines from the computer and indicate status to the peripheral ASIC of the computer system. The lines are illustrated in the co-pending patent applications set forth above. Control by SELVDD from the computer system is used to place the power system 13 in either an automatic mode for establishing the value of the supply voltage VDD or a forced override mode. The operation of this power system will be described in detail hereinafter, but first, the LO on the SELVDD line is
W (LOW indicates ground) defines the magnitude of VDD at approximately 5 V, and the power system
It will be adjusted to keep DD at that level. The next state of SELVDD is a state in which an automatic operation in which the size of VDD is automatically determined is given. That is, the output of VDD at 3V or 5V depends on the current drawn by the system described above, and this automatic mode is achieved by forcing SELVDD to float or VDD state. When SELVDD is floating or VDD, the output will be 3V or 5V depending on the amount of current drawn by the system. In most situations, it is desirable for the system output voltage (VDD) to be 3V. However, a desirable parameter for changing VDD from 3V to 5V is that the current demand of the system is 10 mA.
In addition to the above, it is known that the level at which this current flows lasts approximately 500 ms.

【0014】BATMONラインは電力システムのバッ
テリ状態監視部分の動作制御に使用される。電力システ
ム用の電源はバッテリBT1であり、好ましくは、初期
出力がおおよそ3Vの2個のAA型アルカリ電池であ
る。バッテリ電圧が1.8Vまで低下すると、LOW
BAT/DEAD BATラインにバッテリ低下表示が
与えられ、バッテリ電圧が1.6Vまで低下すると、L
OW BAT/DEADBATラインを通じてシステム
にバッテリ消耗の表示が与えられる。
The BATMON line is used to control the operation of the battery status monitoring portion of the power system. The power source for the power system is a battery BT1, preferably two AA alkaline batteries with an initial output of approximately 3V. When the battery voltage drops to 1.8V, LOW
A low battery indicator is provided on the BAT / DEAD BAT line, and when the battery voltage drops to 1.6V, L
An indication of battery drain is provided to the system through the OW BAT / DEADBAT line.

【0015】図1の右側部分の破線の中に示されるバッ
テリ交換バックアップ回路は、バッテリ交換時の電圧供
給源となる。このバッテリ交換回路の動作はこの後に説
明される。電力システム13の残りの部分には、電圧選
択セクションと供給電圧発生セクションがある。
The battery exchange backup circuit shown in the broken line on the right side of FIG. 1 serves as a voltage supply when the battery is exchanged. The operation of this battery exchange circuit will be described later. The rest of the power system 13 has a voltage selection section and a supply voltage generation section.

【0016】供給電圧発生セクションには、陰極がグラ
ンドに接続され、陽極がラインVBA TTに接続されたバッ
テリBT1がある。供給電圧発生セクションには、エミ
ッタがVBATTに接続され、コレクタが抵抗R18、これ
はグランドに接続された抵抗R15に更に接続されてい
るが、の一方の端子に接続されたバイポーラトランジス
タT1がある。一組のスイッチングトランジスタT2と
T3の組は電流処理プロセスのために並列に接続されて
おり、それらのエミッタの各個はグランドに接続され、
それらのコレクタは共通接続され、それらのベースは共
通接続されて抵抗R18と抵抗R15の間の結合点に接
続されている。トランジスタT2とT3の第1の電流路
の中にはコイルL1があり、その一方の端子はトランジ
スタT2とT3の共通接続されたコレクタに接続され、
他方の端子はVBATTラインに接続されている。トランジ
スタT2とT3のコレクタとトランジスタT1のベース
との間のフィードバックは、コンデンサC23を含む第
1の回路と、抵抗R16とショットキーダイオードD1
0を含む第2の回路によってなし遂げられる。ショット
キーダイオードD10は、例えば、ヒューレットパッカ
ード社製のショットキーダイオードの部品番号HP−5
082−2810である。抵抗R22はトランジスタT
1のベースからグランドへの接続路となる。ショットキ
ーダイオードD9はノードN4とノードN1の間に接続
される。電力システム13の供給電圧回路は、バッテリ
BT1からの電圧のDC−DC変換を行い、この変換
は、トランジスタT1,T2とT3を含み、そのフィー
ドバック回路と共にONとOFFのスイッチングが行わ
れる供給電圧回路の発振器としての機能によってなし遂
げられる。導通状態のコイルL1の中に蓄えられるエネ
ルギは、トランジスタT2とT3がスイッチング動作で
非導通状態になった時に、ダイオードD9を通じた整流
作用によってDC電圧に変換される。この結果生じるD
C電位のストレージにより、ノードN1にVDDが発生
する。この供給電圧セクションの動作は、この後に電力
システム動作の概略説明のところで更に詳しく説明され
る。本発明の実施にあたっては、この後で説明されるオ
ン−オフ規制方法によって規制が行われる前述の供給電
圧回路が、供給電圧(VDD)を発生するのに好ましい
回路として使用される。しかしながら、本発明の実施に
あたっては、他の形式の供給電圧発生回路、例えば、リ
ニア・シリーズレギュレータのような回路も使用され
る。この後者の形式の回路の例としては、ナショナル・
セミコンダクタ社製の3端子調整レギュレータが可能で
あり、その部品番号はLM117,LM217、および
LM317である。
[0016] the supply voltage generating section, the cathode is connected to ground, there is a battery BT1 to the anode is connected to the line V BA TT. In the supply voltage generating section there is a bipolar transistor T1 whose emitter is connected to V BATT and whose collector is further connected to a resistor R18, which is further connected to a resistor R15 which is connected to ground, but which is connected to one terminal. . A set of switching transistors T2 and T3 are connected in parallel for the current handling process, each one of their emitters connected to ground,
Their collectors are connected together, and their bases are connected together and connected to the junction between resistors R18 and R15. In the first current path of the transistors T2 and T3 is a coil L1, one terminal of which is connected to the commonly connected collector of the transistors T2 and T3;
The other terminal is connected to the V BATT line. Feedback between the collectors of transistors T2 and T3 and the base of transistor T1 is provided by a first circuit including a capacitor C23, a resistor R16 and a Schottky diode D1.
This is accomplished by a second circuit containing zeros. The Schottky diode D10 is, for example, a part number HP-5 of a Schottky diode manufactured by Hewlett-Packard Company.
082-2810. The resistor R22 is a transistor T
1 is a connection path from the base to the ground. Schottky diode D9 is connected between nodes N4 and N1. The supply voltage circuit of the power system 13 performs a DC-DC conversion of the voltage from the battery BT1, this conversion comprising transistors T1, T2 and T3, together with its feedback circuit, which switches ON and OFF. Is achieved by its function as an oscillator. The energy stored in the conducting coil L1 is converted to a DC voltage by rectification through the diode D9 when the transistors T2 and T3 are turned off by switching operation. The resulting D
VDD is generated at the node N1 due to the storage of the C potential. The operation of this supply voltage section will be described in more detail later in the schematic description of power system operation. In practicing the present invention, the aforementioned supply voltage circuit regulated by the on-off regulation method described later is used as a preferable circuit for generating the supply voltage (VDD). However, other types of supply voltage generation circuits are used in the practice of the present invention, for example, circuits such as linear series regulators. An example of this latter type of circuit is the National
Semiconductor 3-terminal regulators are possible, part numbers LM117, LM217, and LM317.

【0017】図1に示された電圧選択セクションに戻る
と、このセクションは、電圧選択と同様に、電圧の規制
をも行う。前に指摘したように、この電圧選択は、VD
Dラインを通じてシステムに供給される電流量により自
動的に行われる、あるいは、ラインSELVDD上の制
御信号に応じてあらかじめ決められたレベルに定められ
る。本発明においては、供給電圧回路はDC−DCのス
イッチングを行う変換器の使用によって要求が満たさ
れ、システムへの電流供給の大きさは、供給電圧回路に
ある発振器のデューティサイクルに基づいて検知され
る。本発明はDCをDCにスイッチングして供給するこ
ととは別に、供給電圧回路を使用することによって実施
されることが勿論評価されるべきである。電圧選択セク
ションはまた、図4において拡大されたスケールで図示
され、図1に加えて図4を参照することにより、電力シ
ステム13の残りの部分との相互接続と同様に、回路動
作の説明が理解し易くなる。供給電圧VDDを決定し、
かつ、規定するための基準点を確立するために、抵抗R
13をVBATTとノードN3との間に接続し、ツェナーダ
イオードD6をノードN3とグランドとの間に接続する
ことによって、基準電圧がノードN3に発生させられ
る。図1および図4に示すように、ツェナーダイオード
D6のアノード1はグランドに接続され、ツェナーダイ
オードD6のカソード2はノードN3に接続されてい
る。ダイオードD6には、モトローラ社製の1.2V帯
域の基準ダイオードで、部品番号LM385を使用する
ことが有利であることが知られており、これを使用すれ
ば、ノードN3に1.2Vの電位が与えられる。電流制
限用の抵抗R13は100KΩの値を持つことが好まし
い。ノードN3は比較器U5Aの非反転入力に接続され
ている。比較器U5Aの反転入力はノードN2に接続さ
れている。電圧の分圧動作、コンピュータシステムへの
電流の流れ、およびコンピュータシステムからのSEL
VDDを通じての制御信号によって確立されるノードN
2における電圧N2は、電圧レベルを決定し、この電圧
レベルは、電力システムが好ましい実施例において、3
または5Vのどちらか、を達成するためにVDDを規制
するためのものである。抵抗R12、好ましくは270
KΩであるが、はVDDとノードN2との間に接続され
る。ダイオードD11はそのアノード3がノードN2に
接続され、そのカソード4が好ましくは75KΩ)であ
る抵抗R11の一方の端子に接続され、そして、抵抗R
11の他の端子はグランドに接続されている。ダイオー
ドD11は、例えば、モトローラ社製IN914のシリ
コンダイオードであり、その部品番号はMMBD914
Lである。ダイオードD11は電力システムの温度補償
を行う働きをするが、これはこの後に更に充分説明され
るであろう。抵抗R21はノードN2とノードN5との
間に接続され、抵抗R10はVDDとノードN5との間
に接続される。コンデンサC26はノードN5に接続さ
れる1つの端子を備え、他はグランドに接続される。ノ
ードN5とノードN6との間には抵抗R19(好ましく
は6.2KΩ)が接続されており、そして、ノードN6
とグランドとの間には、0.1μfの容量を備えたコン
デンサC22が接続されている。ダイオードD13(こ
れはダイオードD11と同じタイプで良い)はそのカソ
ード5が制御ラインSELVDDに接続され、そのアノ
ード6がノードN5に接続されている。ダイオードD1
3は、ラインSELVDDを介してそのカソード5にグ
ランドレベルが与えられると、順方向にバイアスされ、
この結果ノードN5に生じる電圧レベルによって、コン
ピュータシステムによって引き出される電流に無関係
に、VDDが5Vに規制される。これがどのようにして
達成されるかは、電圧選択回路の動作説明において充分
に説明されるであろう。
Returning to the voltage selection section shown in FIG. 1, this section regulates the voltage as well as the voltage selection. As noted earlier, this voltage selection is
It is performed automatically by the amount of current supplied to the system through the D line, or is set to a predetermined level according to a control signal on the line SELVDD. In the present invention, the supply voltage circuit is satisfied by the use of a converter that performs DC-DC switching, and the magnitude of the current supply to the system is detected based on the duty cycle of the oscillator in the supply voltage circuit. You. It should, of course, be appreciated that the present invention may be implemented by using a supply voltage circuit apart from switching and supplying DC to DC. The voltage selection section is also illustrated on an enlarged scale in FIG. 4, and with reference to FIG. 4 in addition to FIG. 1, a description of circuit operation as well as interconnection with the rest of the power system 13 will be provided. It will be easier to understand. Determine the supply voltage VDD,
And to establish a reference point for defining
By connecting 13 between V BATT and node N3 and connecting zener diode D6 between node N3 and ground, a reference voltage is generated at node N3. As shown in FIGS. 1 and 4, the anode 1 of the Zener diode D6 is connected to the ground, and the cathode 2 of the Zener diode D6 is connected to the node N3. It is known that it is advantageous to use the part number LM385 for the diode D6 as a 1.2V band reference diode manufactured by Motorola, and if this is used, a potential of 1.2V is applied to the node N3. Is given. The current limiting resistor R13 preferably has a value of 100 KΩ. Node N3 is connected to the non-inverting input of comparator U5A. The inverting input of comparator U5A is connected to node N2. Voltage division operation, current flow to computer system, and SEL from computer system
Node N established by control signal through VDD
2 determines the voltage level, which in the preferred embodiment of the power system is 3
Or 5V to regulate VDD to achieve either. Resistor R12, preferably 270
KΩ is connected between VDD and the node N2. The diode D11 has its anode 3 connected to the node N2, its cathode 4 connected to one terminal of a resistor R11 which is preferably 75 KΩ), and
The other terminal 11 is connected to the ground. The diode D11 is, for example, an IN914 silicon diode manufactured by Motorola, and its part number is MMBD914.
L. Diode D11 serves to provide temperature compensation for the power system, which will be described more fully hereinafter. The resistor R21 is connected between the node N2 and the node N5, and the resistor R10 is connected between VDD and the node N5. Capacitor C26 has one terminal connected to node N5, and the other is connected to ground. A resistor R19 (preferably 6.2 KΩ) is connected between the node N5 and the node N6.
A capacitor C22 having a capacitance of 0.1 μf is connected between the ground and the ground. Diode D13 (which may be of the same type as diode D11) has its cathode 5 connected to control line SELVDD and its anode 6 connected to node N5. Diode D1
3 is forward biased when a ground level is applied to its cathode 5 via line SELVDD,
The resulting voltage level at node N5 regulates VDD to 5V regardless of the current drawn by the computer system. How this is achieved will be fully explained in the description of the operation of the voltage selection circuit.

【0018】コンピュータシステムによって引き出され
る電流のレベルを表示するために、ノードN5とノード
N6の間に接続される抵抗R19(6.2KΩ)と、そ
のアノード7がノードN6に接続され、そのカソード8
がノードN4に接続されたショットキーダイオードD1
4、およびノードN6とグランドとの間に接続されたコ
ンデンサC22(0.1μf)とを備えた新規な回路が
電圧選択セクションに与えられ、電流の大きさの表示
は、供給電圧ラインVDDを通してコンピュータシステ
ムへ供給される。ショットキーダイオードD14は、例
えば、ヒューレット・パッカード社製のショットキーダ
イオードで部品番号HP−5082−2810であり、
ショットキーダイオードD9は、例えば、ゼネラル・イ
ンスツルメント社製のショットキーダイオードの部品番
号SGL41−30である。
To indicate the level of current drawn by the computer system, a resistor R19 (6.2 KΩ) connected between nodes N5 and N6, and its anode 7 connected to node N6 and its cathode 8
Schottky diode D1 connected to node N4
4, and a new circuit comprising a capacitor C22 (0.1 μf) connected between node N6 and ground is provided in the voltage selection section, and the indication of the magnitude of the current is provided by the computer through the supply voltage line VDD. Supplied to the system. The Schottky diode D14 is, for example, a Schottky diode manufactured by Hewlett-Packard Company and has a part number of HP-5082-2810,
The Schottky diode D9 is, for example, a part number SGL41-30 of a Schottky diode manufactured by General Instruments.

【0019】比較器U5Aは供給電圧回路にある発振器
のオン/オフのスイッチングを規定するように動作す
る。比較器U5Aの出力はライン9を介して、トランジ
スタT4のベースに接続する抵抗R17(30KΩ)に
接続されている。トランジスタT4はそのエミッタがV
BATTラインに接続し、そのコレクタが供給電圧回路にあ
るトランジスタT1のベースに接続している。プルアッ
プ抵抗R14はVBATTラインとトランジスタT4のベー
スの間に接続されている。トランジスタT4は、例え
ば、モトローラ社製の部品番号MMPQ6700であ
る。電力システム13の供給電圧回路の中に、供給電圧
ラインVDDを規定値に保持するためのDC電圧をノー
ドN1に発生させるような発振器を設ける必要性は、比
較器U5Aの反転および非反転入力にそれぞれ接続され
るノードN2およびN3における比較電圧によって決定
される。比較器U5Aからのライン9上の出力信号はト
ランジスタT4の導通を制御し、トランジスタT4のコ
レクタ電圧がトランジスタT1が導通か非導通かを決定
する。手短に言えば、トランジスタT4が導通される
と、供給電圧回路のトランジスタT1,T2およびT3
が非導通になり、これに対応して逆も適用される、すな
わち、T4が非導通状態であると、トランジスタT1,
T2およびT3は導通になり、コイルL1を通って電流
が流れる。トランジスタT2とT3がターンオフする
と、L1に蓄えられたエネルギがショットキーダイオー
ドD9を通じて放出され、このダイオードで整流されて
供給電圧VDDが発生してコンデンサC24に蓄えられ
る。この回路の動作の詳細は後で説明される。
The comparator U5A operates to determine the on / off switching of the oscillator in the supply voltage circuit. The output of comparator U5A is connected via line 9 to a resistor R17 (30 KΩ) which is connected to the base of transistor T4. The emitter of the transistor T4 is V
Connected to the BATT line, the collector of which is connected to the base of transistor T1 in the supply voltage circuit. The pull-up resistor R14 is connected between the V BATT line and the base of the transistor T4. The transistor T4 is, for example, a part number MMPQ6700 manufactured by Motorola. The need to provide an oscillator in the supply voltage circuit of the power system 13 that generates a DC voltage at node N1 to maintain the supply voltage line VDD at a specified value is due to the inverting and non-inverting inputs of the comparator U5A. It is determined by the comparison voltage at nodes N2 and N3 respectively connected. The output signal on line 9 from comparator U5A controls the conduction of transistor T4, and the collector voltage of transistor T4 determines whether transistor T1 is conductive or non-conductive. In short, when the transistor T4 is turned on, the transistors T1, T2 and T3 of the supply voltage circuit
Becomes non-conductive and the converse applies correspondingly, ie, if T4 is non-conductive, the transistors T1, T2
T2 and T3 become conductive and current flows through coil L1. When the transistors T2 and T3 are turned off, the energy stored in L1 is released through the Schottky diode D9, rectified by this diode and the supply voltage VDD is generated and stored in the capacitor C24. Details of the operation of this circuit will be described later.

【0020】バッテリの電荷状態が低下した時にシステ
ムデータが消失しないように保証するのを助け、バッテ
リ電圧の低下状態をユーザに警告するために、バッテリ
状態モニタ回路(図1に示されている)が電力システム
13の中に含まれている。このバッテリ状態モニタには
比較器U5Bが含まれており、この比較器U5Bは抵抗
R29を介してその反転入力に接続されるBATMON
ラインを通じて、コンピュータシステムの周辺ASIC
からの制御信号を受け取る。比較器U5Bの出力からは
信号がLOW BTA/DEAD BATライン上に出
力され、この信号はコンピュータに与えられ、バッテリ
状態モニタによって検知されたバッテリの電圧低下状態
または消耗状態が通知される。抵抗R26を通じて比較
器U5Bの反転入力にVBATTラインは接続され、抵抗R
26とR29の結合点は抵抗R27を通じてグランドに
接続される。比較器U5Bへの電力は、VDDを比較器
U5Bの電力入力端子に接続する導電線10によって与
えられる。比較器U5Bはもちろんグランドに接続もさ
れているが、この接続は図示されていない。フィードバ
ック抵抗R28はLOW BTA/DEAD BATラ
インと導電線10との間に接続されている。バッテリ状
態モニタ回路の動作は、この後の電力システムの全体的
な動作説明において行われるであろう。
A battery condition monitor circuit (shown in FIG. 1) to help ensure that system data is not lost when the battery charge condition is low and to alert the user to a low battery condition Are included in the power system 13. The battery condition monitor includes a comparator U5B, which is connected to its inverting input via a resistor R29.
ASIC around the computer system through the line
Receives control signals from From the output of comparator U5B, a signal is output on the LOW BTA / DEAD BAT line, which is provided to the computer to notify the battery of a low or depleted battery status detected by the battery status monitor. The V BATT line is connected to the inverting input of the comparator U5B through the resistor R26, and the resistor R
The junction between 26 and R29 is connected to ground through a resistor R27. Power to comparator U5B is provided by conductive line 10 that connects VDD to the power input terminal of comparator U5B. The comparator U5B is of course connected to ground, but this connection is not shown. The feedback resistor R28 is connected between the LOW BTA / DEAD BAT line and the conductive line 10. The operation of the battery condition monitoring circuit will be described in the following description of the overall operation of the power system.

【0021】弱った、または消耗したバッテリの交換の
間においても動作が継続するようにシステムに電力を供
給するために、図1の右側の部分に破線で示されるバッ
テリ交換バックアップ回路が設けられる。バッテリ交換
バックアップ回路は、そのアノード12がVDDライン
に接続され、そのカソードがコンデンサC21の一方の
端子に接続されるダイオードD8を含む。コンデンサC
21の第2の端子はグランドに接続される。このコンデ
ンサC21は0.047ファラッドであることが好まし
い。コンデンサC21は電荷を蓄え、バッテリが取り外
された時にシステムに動作電位を与えるように働く。こ
のバッテリ交換バックアップ回路の別の回路にはダイオ
ードD7とトランジスタT5が含まれている。ダイオー
ドD7のカソード15はVDD供給ラインに接続され、
ダイオードD7のアノード16はトランジスタT5のエ
ミッタに接続されている。トランジスタT5のベースと
コレクターは一緒に結合され、ダイオードD8のカソー
ドの結合点に接続されている。トランジスタT5はもち
ろんダイオードとして機能し、便宜上通常のダイオード
の代わりに使用されるが、これは、トランジスタT5が
複数のトランジスタのパックの一部分として使い勝手が
良いからである。トランジスタT5の代わりに、ダイオ
ードD7またはD8と同じタイプの通常のダイオードが
使用できることは言うまでもないことである。ダイオー
ドD7,D8,D11およびD13には、モトローラ社
のIN914のシリコンダイオードで部品番号MMBD
914Lを使用すると都合が良い。バッテリ交換バック
アップ回路の動作は、システムの動作説明と関連してこ
の後に説明されるであろう。
To power the system so that operation continues during the replacement of a weak or depleted battery, a battery replacement backup circuit is provided in the right portion of FIG. The battery replacement backup circuit includes a diode D8 whose anode 12 is connected to the VDD line and whose cathode is connected to one terminal of the capacitor C21. Capacitor C
The second terminal 21 is connected to the ground. This capacitor C21 is preferably 0.047 farads. Capacitor C21 stores charge and serves to provide an operating potential to the system when the battery is removed. Another circuit of this battery replacement backup circuit includes a diode D7 and a transistor T5. The cathode 15 of the diode D7 is connected to the VDD supply line,
The anode 16 of the diode D7 is connected to the emitter of the transistor T5. The base and collector of transistor T5 are coupled together and connected to the junction of the cathode of diode D8. Transistor T5, of course, functions as a diode and is conveniently used in place of a regular diode because transistor T5 is convenient to use as part of a pack of multiple transistors. It goes without saying that a normal diode of the same type as the diode D7 or D8 can be used instead of the transistor T5. Diodes D7, D8, D11 and D13 are Motorola IN914 silicon diodes with part number MMBD
It is convenient to use 914L. The operation of the battery replacement backup circuit will be described later in connection with a description of the operation of the system.

【0022】前に述べたように、本発明の原理的な特徴
の1つは、システムへの供給電圧の低下に応答してその
周波数が低下するシステムクロックの使用であり、特
に、システムクロック周波数が電圧よりも大きな割合で
低減されることである。このことにより、より遅いシス
テム動作速度が、あるタイプの動作、例えば、ワードプ
ロセッシングのような動作における一層遅いクロック速
度において許容され得るときに、電力消費における一層
の低減がなし遂げられる。ここで図2の2Aに注目する
と、ここには、システムクロック回路18用の回路が、
コンピュータシステム用の第2の発振器を与える発振回
路19と共に描かれている。発振回路19は、しかしな
がら、その周波数が、供給電圧における変化によっては
実質的に変化しないように作られている。ところが、図
2のグラフ2Eの中に示されるように、システムクロッ
ク回路18の出力周波数は、システムに与えられる供給
電圧VDDが3Vから5Vに変化した時に、2.3MHz
から6.6MHz に変化する。この周波数の変化は、フィ
ードバック回路によってなし遂げられる。システムクロ
ック回路18に注目してみると、NANDゲート24、
これは例えば、テキサス・インスツルメント社製の2入
力NANDゲートで、部品番号が74H132(または
シュミットトリガ入力を備えた同類のNANDゲート)
のもので良く、その出力は、発振出力をシステムの内部
の回路に与えるために、ノードN24に接続されてい
る。ノードN24からのフィードバック回路は、ダイオ
ードと抵抗の並列回路とからなり、特に、抵抗はその第
1の端子がノードN24に接続し、その第2の端子がダ
イオードD22のカソード20に接続された抵抗R22
(これは、例えば、1.8KΩである)である。ダイオ
ードD22のアノード21はダイオードD21のカソー
ド22に接続されており、ダイオードD21のアノード
23はコンデンサC22の一方の端子に接続され、そし
て、(ダイオードD21の)アノード23とコンデンサ
C22の間の共通接続部は、導電線25によってNAN
Dゲート24のX入力に接続されている。ノードN24
とNANDゲート24のの入力Xとの間の第2の並列フ
ィードバック回路は、一方の端子がノードN24に接続
された抵抗R23(好ましくは820Ω)を含む。抵抗
R23の他の端子はダイオードD24のアノード26に
接続されており、ダイオードD24のカソード27はダ
イオードD23のアノード28に接続されており、そし
て、ダイオードD23のカソード29はノードN25に
接続されている。ダイオードD21、D22,D23、
およびD24は、例えば、モトローラ社製IN914の
シリコンダイオードで、部品番号がMMBD914Lの
もので良い。システムクロック回路18に隣接するコン
デンサC22は47pfであることが好ましいが、これ
は周波数電圧グラフの中に示されるように、低減から広
域の終わりまでの周波数範囲を達成するためである。
As mentioned earlier, one of the fundamental features of the present invention is the use of a system clock whose frequency decreases in response to a decrease in the supply voltage to the system, and in particular, the system clock frequency. Is reduced at a greater rate than the voltage. This achieves a further reduction in power consumption when slower system operating speeds can be tolerated at lower clock speeds in certain types of operations, for example, operations such as word processing. Attention is now directed to FIG. 2A, where the circuit for the system clock circuit 18 is:
It is depicted with an oscillator circuit 19 providing a second oscillator for the computer system. Oscillator circuit 19, however, is designed such that its frequency does not substantially change with changes in the supply voltage. However, as shown in the graph 2E of FIG. 2, the output frequency of the system clock circuit 18 becomes 2.3 MHz when the supply voltage VDD supplied to the system changes from 3V to 5V.
From 6.6 MHz to 6.6 MHz. This change in frequency is achieved by the feedback circuit. Paying attention to the system clock circuit 18, the NAND gate 24,
This is, for example, a two-input NAND gate manufactured by Texas Instruments with part number 74H132 (or similar NAND gate with Schmitt trigger input).
Whose output is connected to node N24 to provide an oscillating output to circuitry internal to the system. The feedback circuit from the node N24 includes a parallel circuit of a diode and a resistor. In particular, the resistor includes a resistor having a first terminal connected to the node N24 and a second terminal connected to the cathode 20 of the diode D22. R22
(This is, for example, 1.8 KΩ). The anode 21 of the diode D22 is connected to the cathode 22 of the diode D21, the anode 23 of the diode D21 is connected to one terminal of the capacitor C22, and the common connection between the anode 23 (of the diode D21) and the capacitor C22. The part is NAN by the conductive wire 25
It is connected to the X input of D gate 24. Node N24
A second parallel feedback circuit between the input and the input X of the NAND gate 24 includes a resistor R23 (preferably 820Ω) having one terminal connected to the node N24. The other terminal of the resistor R23 is connected to the anode 26 of the diode D24, the cathode 27 of the diode D24 is connected to the anode 28 of the diode D23, and the cathode 29 of the diode D23 is connected to the node N25. . Diodes D21, D22, D23,
And D24 are, for example, Motorola IN914 silicon diodes with part numbers MMBD914L. The capacitor C22 adjacent to the system clock circuit 18 is preferably 47 pf to achieve a frequency range from reduction to the end of the wide range, as shown in the frequency voltage graph.

【0023】発振回路19は昔からの設計と変わらず、
たとえ供給電圧の値が変化したとしても、周波数は実質
的には一定である。本発明が使用されるコンピュータシ
ステムでは、発振回路19は固定周波数の発振器を表
し、これは、例えば、前に述べた共に係争中の特許出願
の中で説明された表示システムにおいて使用された表示
システムデータクロックになりうる。NANDゲート3
0は、例えば、システムクロック回路18におけるNA
NDゲート24と同じタイプのもので良い。NANDゲ
ート30の出力は、その出力端子(ノードN21)にお
いておおよそ830KHz の相対的に固定の周波数を与え
る。回路19の出力から入力へのフィードバックは、ノ
ードN21とノードN22の間を抵抗R21(おおよそ
24KΩの抵抗値を持つ)で結合することによって与え
られる。ノードN22は導通路31によってNANDゲ
ート30の入力Aに接続されている。コンデンサC21
は、おおよそ47pfの容量を備えており、ノードN2
2とグランドとの間に接続される。ENABLE1ライ
ンはNANDゲート30に接続されており、ENABL
E2ラインはNANDゲート24に接続されていて、こ
れらのゲートに通常はイネーブル機能を与えるので、こ
れにより、発振器が動作することが許される。システム
クロック回路18および発振回路19に対する周波数と
電圧のグラフ2D、2Eと、発振器の波形のグラフ2
B、2Cはこれらの回路に隣接して描かれている。回路動作 図1に示される電力システム13の動作が以後に説明さ
れるが、ここでは、回路は以前には動作しておらず、バ
ッテリBT1が回路に初めて搭載されて回路にVBATT
電圧を供給するという仮定のもとで説明される。回路が
以前には動作していないという仮定のもとでバッテリB
T1が搭載されると、ノードN3における電圧は上昇し
て1.2Vに安定し、この電圧がシステムの色々なセク
ションにおいて使用される基準電圧となる。この電圧は
ノードN2における電圧を超えるが、これは供給電圧セ
クションにおいてDC電圧VDDがそれ以前には発生し
ていないからである。それゆえに、比較器U5Aの出
力、これはライン9によってトランジスタT4のベース
に接続されているが、によってトランジスタT1がバイ
アスされて動作を開始し、供給電圧セクションの発振器
の発振動作が行われる。この動作はトランジスタT1の
ターンオンによって開始され、この結果、トランジスタ
T1のベース−エミッタを流れる電流がスタートアップ
抵抗である抵抗R22に流れ込む。トランジスタT1は
抵抗R18を通じてトランジスタT2とT3のベースに
電流を供給する。これにより、瞬時にトランジスタT2
とT3のコレクタ電圧が低下し、これらの部品がターン
オンする。この電圧低下により、コンデンサC23を通
じたAC回路が導通すると共に、抵抗R16とダイオー
ドD10からなるDC回路も導通する。トランジスタT
2とT3は、コイルL1を流れる電流が充分に大きくな
ってトランジスタT2とT3が飽和するまでオン状態の
ままである。これにより、T2とT3のコレクタにおけ
る電圧が上昇し、この上昇した電圧によって抵抗R1
6、ダイオードD10およびトランジスタT1のエミッ
タ−ベース間を流れる電流が減少する。また、T2とT
3のコレクタにおける電圧の上昇により、コンデンサC
23を通る電流が増え、これによってトランジスタT1
を通るベース電流が更に減少する。そして、T1がター
ンオフし、このターンオフによってトランジスタT2と
T3も同様にターンオフする。抵抗R15はグランドへ
の分路として働き、トランジスタT2とT3のベース−
エミッタ間の放電を助け、ターンオフプロセスをスピー
ドアップする。コイルL1を通じた電流の急速な充電に
より、ノードN4における電圧が上昇し、この上昇によ
ってダイオードD9が順方向にバイアスされてコンデン
サC24に充電が行われる。コイルL1が放電すると、
ノードN4における電圧が下がり、これによってトラン
ジスタT1が再トリガされ、新しいプロセスが開始され
る。この回路が自走発振器として動作し、コンデンサC
24が充電され続け、C24の電圧が、電圧規制が電圧
選択回路を介して行われるまで上昇するということが分
かるであろう。すなわち、電圧規制点に達すると、比較
器U5Aの出力が低くなり、抵抗R17を通じてトラン
ジスタT4がターンオンする。これによりトランジスタ
T1のベースがVBATT近くまで引き上げられ、トランジ
スタT1がターンオンするのが防止される。トランジス
タT1のオフにより、トランジスタT2とT3もまたオ
フし、発振動作が止む。
The oscillation circuit 19 is the same as the old design,
Even if the value of the supply voltage changes, the frequency is substantially constant. In the computer system in which the invention is used, the oscillating circuit 19 represents a fixed frequency oscillator, such as the display system used in the display system described in the previously mentioned co-pending patent application. It can be a data clock. NAND gate 3
0 is the NA in the system clock circuit 18, for example.
The same type as the ND gate 24 may be used. The output of NAND gate 30 provides a relatively fixed frequency of approximately 830 KHz at its output terminal (node N21). Feedback from the output to the input of circuit 19 is provided by coupling node N21 to node N22 with a resistor R21 (having a resistance of approximately 24 KΩ). Node N22 is connected to input A of NAND gate 30 by conduction path 31. Capacitor C21
Has a capacity of approximately 47 pf and has a node N2
2 and ground. The ENABLE1 line is connected to the NAND gate 30, and the ENABLE1
This allows the oscillator to operate because the E2 line is connected to NAND gates 24 and normally provides these gates with an enable function. Graphs 2D and 2E of frequency and voltage for the system clock circuit 18 and the oscillation circuit 19, and graph 2 of the waveform of the oscillator
B, 2C are drawn adjacent to these circuits. Circuit Operation The operation of the power system 13 shown in FIG. 1 will be described hereinafter, but here, the circuit has not previously operated, and the battery BT1 is first mounted on the circuit, and the voltage of V BATT is applied to the circuit. It is explained under the assumption of supply. Battery B under the assumption that the circuit has not previously operated
When T1 is mounted, the voltage at node N3 rises and stabilizes at 1.2V, which is the reference voltage used in various sections of the system. This voltage exceeds the voltage at node N2 because the DC voltage VDD has not previously developed in the supply voltage section. Therefore, the output of comparator U5A, which is connected by line 9 to the base of transistor T4, causes transistor T1 to be biased to start operating and to oscillate the oscillator of the supply voltage section. This operation is started by turning on the transistor T1, so that the current flowing through the base-emitter of the transistor T1 flows into the resistor R22, which is a startup resistor. Transistor T1 supplies current to the bases of transistors T2 and T3 through resistor R18. Thereby, the transistor T2 is instantaneously
And the collector voltage of T3 drops, turning on these components. Due to this voltage drop, the AC circuit through the capacitor C23 conducts, and the DC circuit including the resistor R16 and the diode D10 also conducts. Transistor T
2 and T3 remain on until the current through coil L1 is large enough to saturate transistors T2 and T3. This causes the voltage at the collectors of T2 and T3 to increase, and this increased voltage causes the resistance R1
6. The current flowing between the diode D10 and the emitter-base of the transistor T1 decreases. Also, T2 and T
3 causes the capacitor C to rise.
23 increases the current through transistor T1
The base current passing through is further reduced. Then, T1 is turned off, and by this turn-off, the transistors T2 and T3 are similarly turned off. Resistor R15 acts as a shunt to ground, and connects the bases of transistors T2 and T3.
Helps discharge between emitters and speeds up the turn-off process. The rapid charging of the current through coil L1 causes the voltage at node N4 to rise, which in turn biases diode D9 forward and charges capacitor C24. When the coil L1 discharges,
The voltage at node N4 drops, which causes transistor T1 to be retriggered and a new process to begin. This circuit operates as a free-running oscillator, and the capacitor C
It will be seen that 24 continues to charge and the voltage at C24 increases until voltage regulation is performed via the voltage selection circuit. That is, when the voltage regulation point is reached, the output of the comparator U5A becomes low, and the transistor T4 is turned on through the resistor R17. This raises the base of transistor T1 to near V BATT, preventing transistor T1 from turning on. By turning off the transistor T1, the transistors T2 and T3 are also turned off, and the oscillation operation stops.

【0024】電圧選択回路、これは図4にその詳細が拡
大して示されているが、ノードN2に発生した供給電圧
(VDD)の分割に使用され、ノードN2に発生した電
圧をノードN3における基準電圧と比較する。抵抗R1
3、ツェナーダイオードD6、およびコンデンサC25
は、約1.2Vの基準電圧を発生する。比較器U5Aの
反転入力における電圧が基準電圧を超えると(すなわ
ち、VN2>VN3になると)、比較器U5A内の出力トラ
ンジスタ(図4に示されている)がターンオンする。比
較器U5Aの出力トランジスタがターンオンすると、ト
ランジスタT4がターンオンし、このターンオンによ
り、前に説明したように、自走発振器がターンオフされ
る。VDDラインの電圧が高い(これはVDDが要求さ
れる規定電圧に達したことを意味する)と、供給電圧回
路の発振器は発振せず、ノードN2における電圧が、回
路中の抵抗R10、R12、とR21、ダイオードD1
1および抵抗R11からなる電圧分圧器によって決定さ
れる。この等価回路が図5に示される。電流レベルが低
い状態では、ダイオードD11における電圧の低下は約
0.4Vである。電力システムにおける温度補償を提供
するために、ここでは抵抗が使用されるよりもダイオー
ドが使用される。ダイオードD11を回路のこの位置に
置くことによって、ダイオード電圧は温度変化に対して
−2.5mV/℃で変化し、どのような電圧が選択されて
も1℃当たり0.2%の正方向の温度補償となる。この
補償による温度変動は、CMOS回路における温度変動
の約半分である。ノードN2における電圧は、フィード
バックループの中にある自走発振器によって強制的ノー
ドN3(図1)における電圧に等しくされる。よって、
抵抗R11での電位差は約0.8Vである。電圧分圧器
の他の回路は直列接続された抵抗R10とR21により
形成され、この回路は抵抗R12と並列に接続されてい
る。この回路は、ノードN2と供給電圧VDDの間で約
140Ωに等しい(図5にはREAUIVALENTとして示され
ている)。オームの法則とキルヒホッフの法則により、
VDDとノードN2の間の電圧は約1.5Vに等しい。
従って、VDDにおけるトータルな電圧は約2.7Vに
等しい(ノードN2は1.2Vに等しいので)。実際に
は、この電圧は3Vに近くなる。等価回路ではデューテ
ィサイクルを0と仮定している。このデューティサイク
ルは実際には非常に低くなるが、決して0にはならず、
従って、電圧は決して2.7Vにはならない。
A voltage selection circuit, which is shown in greater detail in FIG. 4, is used to divide the supply voltage (VDD) generated at node N2 and applies the voltage generated at node N2 to node N3. Compare with reference voltage. Resistance R1
3. Zener diode D6 and capacitor C25
Generates a reference voltage of about 1.2V. When the voltage at the inverting input of comparator U5A exceeds the reference voltage (ie, when V N2 > V N3 ), the output transistor in comparator U5A (shown in FIG. 4) turns on. When the output transistor of comparator U5A turns on, transistor T4 turns on, which turns off the free running oscillator, as previously described. When the voltage on the VDD line is high (meaning that VDD has reached the required voltage), the oscillator of the supply voltage circuit does not oscillate, and the voltage at node N2 is reduced by the resistors R10, R12, And R21, diode D1
1 and a resistor R11. This equivalent circuit is shown in FIG. At low current levels, the voltage drop across diode D11 is about 0.4V. Diodes are used here to provide temperature compensation in power systems rather than resistors. By placing diode D11 in this position in the circuit, the diode voltage changes by -2.5 mV / ° C with temperature change, and 0.2% / ° C positive going no matter what voltage is selected. Temperature compensation. The temperature fluctuation due to this compensation is about half of the temperature fluctuation in the CMOS circuit. The voltage at node N2 is made equal to the voltage at forced node N3 (FIG. 1) by a free running oscillator in the feedback loop. Therefore,
The potential difference at the resistor R11 is about 0.8V. Another circuit of the voltage divider is formed by resistors R10 and R21 connected in series, this circuit being connected in parallel with resistor R12. This circuit is equal to about 140Ω between node N2 and the supply voltage VDD (shown in FIG. 5 as REAUIVALENT ). By Ohm's law and Kirchhoff's law,
The voltage between VDD and node N2 is equal to about 1.5V.
Thus, the total voltage at VDD is equal to about 2.7V (since node N2 is equal to 1.2V). In practice, this voltage will be close to 3V. The equivalent circuit assumes a duty cycle of zero. This duty cycle is actually very low, but never goes to zero,
Thus, the voltage never reaches 2.7V.

【0025】図5において、N2についての等価回路
は、供給電圧回路の低電流/低デューティサイクル動作
に対して描かれている。ディジタルシステムでは大電流
が要求され、そして、この結果、供給電圧回路の発振器
がほとんどの時間動作することに対して、ノードN2に
ついての異なった等価回路が確立されている。この等価
回路は図6に示されている。ディジタルシステムによる
大電流の要求に起因して、供給電圧回路の発振器がほと
んどの時間動作すると、コンデンサC22の電圧がショ
ットキーダイオードD14によって0.2Vに非常に近
くクランプされるが、これは、ダイオードのカソードが
グランドに接続された状態でアノードが約0.2Vであ
るからである。この関係はトランジスタT2とT3が導
通状態にある時ももちろん存在するが、これはそれらの
コレクタが本質的にグランドであるからである。前述の
結果、回路は本質的にクランプ、サンプル、あるいはホ
ールドされるが、これはシステムにおいて電流を検出す
るのに使用される方法である。供給電圧回路の発振器が
動作する時間的比率は電力システム13によって供給さ
れる電流にまさに比例するので、コンデンサC22の電
圧は、直接接続された電流検出デバイスが使用された場
合と同様に、この方法によって検出されている電流によ
って電力システムの負荷が低下していないかどうかの正
確な表示器となる。抵抗R19とコンデンサC26は本
質的に、コンデンサC22の電圧を平均化し、プロセス
において時間的な遅延を与えるフィルタとして機能す
る。ディジタルシステムが約1/2秒間高い電流を引き
出し続けると、電源(VDD)は高い電圧設定に変化す
る。この変化は正のフィードバックプロセスの結果起こ
るので、起こると非常に急速である。電源(VDD)の
上昇はVCO回路の出力周波数を増大させ、これにより
電流の引き出し量が増え、これによりVDDが上昇する
等が起こる。図6の抵抗の近傍の矢印は、高負荷状態が
存在した時の電流の流れる方向を示している。以下に示
す等式は、ノードN2とノードN5における電流の解決
法を通じて、おおよそのVDDの高い電圧の演算を示す
ものである。
In FIG. 5, the equivalent circuit for N2 is drawn for low current / low duty cycle operation of the supply voltage circuit. Higher currents are required in digital systems and, as a result, different equivalent circuits for node N2 have been established for the oscillator of the supply voltage circuit to operate most of the time. This equivalent circuit is shown in FIG. Due to the high current demands of the digital system, when the oscillator of the supply voltage circuit operates for most of the time, the voltage on the capacitor C22 is clamped very close to 0.2V by the Schottky diode D14, This is because the anode is at about 0.2 V with the cathode connected to ground. This relationship also exists when transistors T2 and T3 are conducting, of course, because their collectors are essentially ground. As a result of the foregoing, the circuit is essentially clamped, sampled, or held, which is the method used to detect current in the system. Since the time ratio at which the oscillator of the supply voltage circuit operates is directly proportional to the current supplied by the power system 13, the voltage on the capacitor C22 can be adjusted in this manner, as if a directly connected current sensing device were used. Provides an accurate indication of whether the current being detected is reducing the load on the power system. Resistor R19 and capacitor C26 essentially function as a filter that averages the voltage on capacitor C22 and provides a time delay in the process. As the digital system continues to draw high current for about 1/2 second, the power supply (VDD) changes to a high voltage setting. Since this change occurs as a result of a positive feedback process, it occurs very quickly. An increase in the power supply (VDD) increases the output frequency of the VCO circuit, thereby increasing the amount of current drawn, thereby causing an increase in VDD and the like. The arrow near the resistor in FIG. 6 indicates the direction of current flow when a high load condition exists. The equations shown below illustrate the approximate high VDD voltage operation through the current solution at nodes N2 and N5.

【0026】 N5をノードN5の等式に代入すると、 VDD = 17.47(.48) − 3.64VDD = 4.74 (V) 実際には、VDDは5Vに近くなるが、これはコイルの
電圧が反転した時に起こるコイルの「リンギング」に起
因して、ノードN4が僅かにグランド電位より低くなる
からである。これにより、C22は.2Vよりも低い電
圧にクランプされ、VDDが僅かに上昇する。
[0026] Substituting V N5 into the equation for node N5, VDD = 17.47 (.48)-3.64 VDD = 4.74 (V) In practice, VDD is close to 5V, which is the voltage of the coil. This is because the node N4 becomes slightly lower than the ground potential due to the “ringing” of the coil that occurs when is inverted. Thereby, C22 becomes. VDD is clamped to a voltage lower than 2V and VDD rises slightly.

【0027】図3の3Aおよび3Bは供給電圧回路のオ
ン/オフスイッチングを示しており、その好ましい図式
は、その1つが本発明においても使用されているが、3
Bに示されている。3Bに示される技術は、負荷条件に
関連して評価されるであろうが、負荷の大きさに応じて
変化するユニット時間毎に与えられる多数のパルスで、
等しい幅を持ったパルスを使用することにより、発振器
をオンとオフの間で切り換える。これと対比するため、
従来技術において使用された典型的な図式が3Aに示さ
れており、ここでは、スイッチングトランジスタへのベ
ース電流が、トランジスタをターンオンして効果的にパ
ルス幅変調を与えるために、そのベースに入力される電
流に基づいて変化する。
FIGS. 3A and 3B show the on / off switching of the supply voltage circuit, a preferred scheme of which is shown in FIG.
B. The technique shown in FIG. 3B would be evaluated in relation to the load conditions, but with a large number of pulses given per unit time that varies depending on the magnitude of the load,
The oscillator is switched between on and off by using pulses of equal width. In contrast to this,
A typical scheme used in the prior art is shown in 3A, where a base current to a switching transistor is input to its base to turn on the transistor and effectively provide pulse width modulation. It changes based on the current flowing.

【0028】上述したように、要求電流の検出は、ダイ
オードD14のカソード8をトランジスタT2とT3の
コレクタに接続することによりなし遂げられるが、しか
しながら、他に可能な実施例では、図2に示されるよう
にシステム発振器18のノードN24へのカソード8の
接続が含まれ、また、カソード8が、大きな電流要求に
基づいて動作する発振器が動作し、また、高い供給電圧
(VDD)が望まれることを示す低い電圧レベルの論理
信号に接続されることが含まれる。このことは、オンの
オフの切換が行われる単一のシステム発振器を使用する
場合に有利である。しかしながら、多数の発振器がター
ンオンやオフされる状況では、図1および図4に示され
た構成を使用することが望ましい。図1におけるコンデ
ンサC22は、ダイオードD14のカソードがノードN
24に接続されて回路が使用される場合には調整が必要
であり、そして、その容量は、システム発振器のより高
い周波数(供給電圧回路における発振器のスイッチング
周波数よりも高い)に起因して減少方向に減らすことが
可能である。前述の実例では、SELVDDラインはフ
ロートもしくはVDDのいずれかの状態にあり、これに
よって流れる電流に基づいて3または5Vを達成するた
めにシステムが自動動作になるということを仮定してい
る。ある状況では、供給電圧がディジタルシステムの電
流要求に関係なく約5Vにロックされることが望まし
く、このことは自動電圧選択オーバライド回路を設ける
ことによって実現する。これをなし遂げるため、SEL
VDDラインはグランドに接続され、この結果、電源V
DDは強制的に約5Vになる。システムの動作におい
て、このSELVDDラインは、これは図4および同じ
ように図1にも示されているが、コンピュータシステム
の周辺ASICの中の、トライステートCMOS出力デ
バイスに接続される。SELVDDラインは、高い電圧
が望まれる時にはグランドに引っ張られる。特に、図4
を参照すると、SELVDDラインがグランドに接続さ
れた時のダイオードD13を通じた電圧降下は、ダイオ
ードD14はショットキーダイオードであり、ダイオー
ドD13はシリコンダイオードであるので、ダイオード
D14のカソード8がローレベルの時に、抵抗R19と
ダイオードD14を通じて電圧降下が発生した時の、大
電流要求に対する自動動作において発生する電圧降下と
おおよそ同じであるということが理解されるであろう。
自動モードおよびオーバーライドモードの両方の動作に
おいて、ノードN5は約0.4から0.5Vに達し、こ
れによってSELVDD制御かあるいは抵抗R19とダ
イオードD14を通じた電流検出のいずれか一方を通じ
て高い電圧が選択されることになる。
As mentioned above, the detection of the required current is accomplished by connecting the cathode 8 of the diode D14 to the collectors of the transistors T2 and T3; however, in another possible embodiment, as shown in FIG. The connection of the cathode 8 to the node N24 of the system oscillator 18 so that the oscillator operates with the cathode 8 operating on a large current demand and that a high supply voltage (VDD) is desired. Connected to a low voltage level logic signal. This is advantageous when using a single system oscillator that is switched on and off. However, in situations where many oscillators are turned on or off, it is desirable to use the configuration shown in FIGS. The capacitor C22 shown in FIG.
If a circuit is used connected to 24, adjustment is necessary, and its capacitance will decrease in a decreasing direction due to the higher frequency of the system oscillator (higher than the switching frequency of the oscillator in the supply voltage circuit). It is possible to reduce to. In the above example, it is assumed that the SELVDD line is either floating or VDD, which causes the system to operate automatically to achieve 3 or 5V based on the current drawn. In some situations, it may be desirable for the supply voltage to be locked at about 5 V, regardless of the current requirements of the digital system, which is achieved by providing an automatic voltage selection override circuit. To accomplish this, SEL
The VDD line is connected to the ground, so that the power supply V
DD is forced to about 5V. In system operation, this SELVDD line is connected to a tri-state CMOS output device in the peripheral ASIC of the computer system, which is also shown in FIG. 4 and also in FIG. The SELVDD line is pulled to ground when a high voltage is desired. In particular, FIG.
When the SELVDD line is connected to the ground, the voltage drop through the diode D13 is such that when the cathode 8 of the diode D14 is at a low level, the diode D14 is a Schottky diode and the diode D13 is a silicon diode. It will be understood that the voltage drop across resistor R19 and diode D14 is approximately the same as the voltage drop that occurs in automatic operation for large current demands.
In both the automatic mode and the override mode of operation, node N5 reaches approximately 0.4 to 0.5V, thereby selecting a higher voltage through either SELVDD control or current sensing through resistor R19 and diode D14. Will be.

【0029】図1を参照すると、システムがバッテリの
相対的な電荷状態の表示を行うバッテリ状態モニタセク
ションを含むということが思い出されるであろう。バッ
テリ電圧は抵抗R26とR27からなる電圧の分圧器に
よって検出され、この電圧は導線32によって比較器U
5Bの非反転入力に接続されるノードN3からの基準電
圧と比較される。ラインBATMONの初期状態はその
入力をグランドに接続しており、その結果、抵抗R2
6、R27およびR29は電圧の分圧器を形成してお
り、その共通端子は比較器U5Bの反転入力に接続され
ている。低バッテリ電圧状態が検出された後は、BAT
MONラインは開放状態になり、ノードN8の電圧レベ
ルが変化し、比較器を低レベルにする。これにより、同
じ回路で低バッテリ状態を探すのと同様に、バッテリの
消耗状態のレベルを探すことができる。バッテリの消耗
状態のレベルが検出されると、LOW BAT/DEA
T BATラインの出力は、周辺ASICチップに中断
信号を与えることによってシステムにおけるデータ転送
を防止するが、これは、「コンピュータ電力マネジメン
トシステム」と題された代理人のドケット番号がM−9
24で、1989年6月30日に出願された共に係争中
の特許出願番号07/373,440号に記載されてい
る。この安全対策は、VCO発振器が、システムの電流
要求によっても5Vレベルが達成できないような状態
の、より低い動作周波数にまで低下した場合に、一緒に
使用される。このような状況では、供給電圧VDDは5
V未満になり、システムクロック周波数、これはシステ
ムクロック回路18から発生されるが、は低くされて、
システムによって処理されたデータが少しでも失われる
のを防止する。
Referring to FIG. 1, it will be recalled that the system includes a battery status monitor section that provides an indication of the relative charge status of the battery. The battery voltage is sensed by a voltage divider consisting of resistors R26 and R27, which voltage is connected by lead 32 to comparator U2.
Compared to the reference voltage from node N3 connected to the non-inverting input of 5B. The initial state of the line BATMON has its input connected to ground, which results in the resistor R2
6, R27 and R29 form a voltage divider, the common terminal of which is connected to the inverting input of comparator U5B. After a low battery voltage condition is detected, BAT
The MON line goes open, the voltage level at node N8 changes, causing the comparator to go low. This makes it possible to find the level of the depleted state of the battery in the same way as searching for the low battery state in the same circuit. When the level of the battery depletion state is detected, LOW BAT / DEA
The output of the T BAT line prevents data transfer in the system by providing an interrupt signal to the peripheral ASIC chip, which has the docket number of the agent entitled "Computer Power Management System" with M-9.
24, and co-pending patent application Ser. No. 07 / 373,440, filed Jun. 30, 1989. This safety measure is used together when the VCO oscillator is reduced to a lower operating frequency such that the 5V level cannot be achieved even with the current demands of the system. In such a situation, the supply voltage VDD is 5
V, the system clock frequency, which is generated from the system clock circuit 18, but is lowered,
Prevent any loss of data processed by the system.

【0030】図1に示されるバッテリ交換バックアップ
回路の動作に関連して、システムの動作中にコンデンサ
C21は供給電圧VDDのレベルよりも1個のダイオー
ドにおける電圧降下分だけ低いレベルに充電される。供
給電圧VDDの電圧低下が非常に大きいと、例えば、バ
ッテリが交換のために取り去られたりした場合には、コ
ンデンサC21は、コンデンサC21の端子電圧よりも
2個のダイオードによる電圧降下分だけ低い電圧を、供
給電圧VDDを維持するために供給する。もし、供給電
圧VDDが5Vで動作し続けていたとすると、供給電圧
VDDの電圧レベルが約3.5Vより低くなった時に、
コンデンサC21は供給電圧VDDラインにバックアッ
プ供給電圧を供給し始める。前述のこれらの電圧レベル
に調整するために、直接接続されたダイオードが付加さ
れたり、また、ダイオードが全く使用されなかったりす
る。システムの性能を最適にするために、システムのソ
フトウェアには、システムがターンオフする毎に、供給
電圧VDDを瞬時に上昇させて5Vにする命令が含まれ
ており、これにより、最大の電荷をダイオード、コンデ
ンサC21に与えることが可能になる。更に、ユーザは
バッテリを交換する前にユニットをターンオンし、その
後にターンオフするように指示されており、これによ
り、バッテリが取り外されるまでシステムは、コンデン
サC21の最大放電時間内で5Vまで電位を与えられる
ことが保証される。
In connection with the operation of the battery exchange backup circuit shown in FIG. 1, during operation of the system, the capacitor C21 is charged to a level that is one diode drop below the level of the supply voltage VDD. If the voltage drop of the supply voltage VDD is very large, for example, when the battery is removed for replacement, the capacitor C21 is lower than the terminal voltage of the capacitor C21 by the voltage drop of the two diodes. A voltage is supplied to maintain the supply voltage VDD. If the supply voltage VDD continues to operate at 5V, when the voltage level of the supply voltage VDD becomes lower than about 3.5V,
Capacitor C21 starts supplying the backup supply voltage to the supply voltage VDD line. To adjust to these voltage levels described above, directly connected diodes may be added, or no diodes may be used. To optimize the performance of the system, the software of the system includes an instruction to instantly increase the supply voltage VDD to 5 V each time the system is turned off, thereby maximizing the charge on the diode. , Capacitor C21. In addition, the user has been instructed to turn on the unit before replacing the battery, and then to turn off, so that the system provides a potential up to 5V within the maximum discharge time of capacitor C21 until the battery is removed. Is guaranteed.

【0031】前述のことは本発明において例証されてい
る。しかしながら、本発明の精神や範囲から離れること
なく本発明を実施することにより、多くの応用例や変形
例が当業者であれば予見されるであろう。本発明が前述
の説明によって限定されるものではなく、特許請求の範
囲においてのみ限定されることは言うまでもない。
The foregoing is illustrated in the present invention. However, many applications and modifications will occur to those skilled in the art by practicing the invention without departing from the spirit or scope of the invention. It goes without saying that the invention is not limited by the above description, but only by the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は電力システムを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a power system.

【図2】図2はコンピュータシステムと共に使用される
典型的な発振器を示す図である。
FIG. 2 illustrates a typical oscillator used with a computer system.

【図3】図3は電力システムの供給電圧発生部のオン/
オフの切り換えに対する波形を示す図である。
FIG. 3 shows ON / OFF of a supply voltage generator of a power system.
It is a figure showing a waveform to switching of OFF.

【図4】図4は電力システムの電圧選択回路の拡大回路
図である。
FIG. 4 is an enlarged circuit diagram of a voltage selection circuit of the power system.

【図5】図5は電力システムが低電流で動作するため
の、電力システムの電圧選択部の等価回路を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing an equivalent circuit of a voltage selection unit of the power system for operating the power system at a low current.

【図6】図6は図5に示された電圧選択回路の同じ部分
の、高電流、高電圧条件における等価回路図である。
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the same portion of the voltage selection circuit shown in FIG. 5 under high current and high voltage conditions.

フロントページの続き (72)発明者 ユアン,アンディ シー. アメリカ合衆国,カリフォルニア 95070, サラトガ,ソラナ ドライブ 19682 Fターム(参考) 5B011 DB03 LL02 LL13 5B079 BA04 BC01 Continued on the front page (72) Inventor Euan, Andy Sea. USA, California 95070, Saratoga, Solana Drive 19682 F-term (reference) 5B011 DB03 LL02 LL13 5B079 BA04 BC01

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コンピュータシステムであって、 クロック信号を受信するプロセッサ手段、および、 前記クロック信号を発生する電圧制御発振器とから構成
され、 前記電圧制御発振器は可変供給電圧を受け取り、前記可
変供給電圧の変化に応じて、所定の範囲内でその周波数
が変化する出力信号を供給し、 前記周波数は、前記供給電圧における対応する変化の割
合よりも大きな割合で変化することを特徴とするコンピ
ュータシステム。
1. A computer system, comprising: processor means for receiving a clock signal; and a voltage controlled oscillator for generating the clock signal, wherein the voltage controlled oscillator receives a variable supply voltage and the variable supply voltage Providing an output signal whose frequency changes within a predetermined range in response to a change in the supply voltage, wherein the frequency changes at a rate greater than a corresponding rate of change in the supply voltage.
【請求項2】 請求項1に記載のコンピュータシステム
であって、 前記電圧制御発振器は、非線型の電圧−周波数特性を備
えていることを特徴とするコンピュータシステム。
2. The computer system according to claim 1, wherein said voltage controlled oscillator has a non-linear voltage-frequency characteristic.
【請求項3】 請求項2に記載のコンピュータシステム
であって、 前記非線型特性は、前記電圧制御発振器内の1つか2つ
のダイオードによって与えられることを特徴とするコン
ピュータシステム。
3. The computer system according to claim 2, wherein said non-linear characteristic is provided by one or two diodes in said voltage controlled oscillator.
【請求項4】 請求項1に記載のコンピュータシステム
であって、 更に、前記コンピュータシステムを動作させるための可
変供給電圧を供給する電源を備えていることを特徴とす
るコンピュータシステム。
4. The computer system according to claim 1, further comprising a power supply for supplying a variable supply voltage for operating the computer system.
【請求項5】 請求項1に記載のコンピュータシステム
であって、 更に、電力の浪費を抑えるために、前記クロック信号の
発生を抑制する手段を備えることを特徴とするコンピュ
ータシステム。
5. The computer system according to claim 1, further comprising means for suppressing generation of the clock signal in order to suppress power consumption.
【請求項6】 請求項1に記載のコンピュータシステム
であって、 更に、スイッチング電力供給レギュレータを備えること
を特徴とするコンピュータシステム。
6. The computer system according to claim 1, further comprising a switching power supply regulator.
【請求項7】 請求項1に記載のコンピュータシステム
であって、 更に、オン−オフ式スイッチング電力供給レギュレータ
を備えることを特徴とするコンピュータシステム。
7. The computer system according to claim 1, further comprising an on-off switching power supply regulator.
【請求項8】 コンピュータシステムであって、 クロック信号を受信するプロセッサ手段、および、 前記クロック信号を発生する電圧制御発振器とから構成
され、 前記電圧制御発振器は、可変供給電圧を受け取り、前記
可変供給電圧の変化に応じて、所定の範囲内でその周波
数が変化する出力信号を供給し、以下のものを備えるこ
とを特徴とするコンピュータシステム、 入力端子と出力端子とを備え、前記供給電圧とグランド
電圧とを受け取り、前記出力端子は、前記入力端子が実
質的に前記グランド電圧になった時に、実質的に前記供
給電圧に到達し、前記入力端子が前記実質的に前記供給
電圧になった時に、実質的に前記グランド電圧に到達す
る反転論理ゲート、 第1と第2の端子を備え、前記第1の端子は前記反転論
理ゲートの入力端子に結合され、前記第2の端子は前記
グランド電圧に結合されているコンデンサ、 前記コンデンサに充電を行い、入力端子と出力端子とを
備え、前記入力端子は前記反転論理ゲートの前記出力端
子に結合され、前記出力端子は前記反転論理ゲートの前
記入力端子に結合されたフィードバック手段、および、 前記コンデンサの放電を行い、入力端子と出力端子とを
備え、前記入力端子は前記反転論理ゲートの前記入力端
子に結合され、前記出力端子は前記反転論理ゲートの前
記出力端子に結合されたフィードフォーワード手段。
8. A computer system, comprising: processor means for receiving a clock signal; and a voltage controlled oscillator for generating the clock signal, wherein the voltage controlled oscillator receives a variable supply voltage and the variable supply A computer system for supplying an output signal whose frequency changes within a predetermined range in response to a change in voltage, comprising: an input terminal and an output terminal; And the output terminal substantially reaches the supply voltage when the input terminal is substantially at the ground voltage and when the input terminal is substantially at the supply voltage. An inverting logic gate substantially reaching the ground voltage, comprising a first and a second terminal, wherein the first terminal is an input of the inverting logic gate. The second terminal is connected to the ground terminal, the second terminal is connected to the ground voltage, the second terminal is charged with the capacitor, and the second terminal is provided with an input terminal and an output terminal. Feedback means coupled to the input terminal of the inverting logic gate, and discharging the capacitor, comprising an input terminal and an output terminal, wherein the input terminal is the input terminal of the inverting logic gate. Feedforward means coupled to an input terminal and the output terminal coupled to the output terminal of the inverting logic gate.
【請求項9】 請求項8に記載のコンピュータシステム
であって、 前記反転論理ゲートが、第1と第2の入力端子を有する
NANDゲートを備え、前記第1の入力端子は前記反転
論理ゲートの前記入力端子に結合され、前記第2の入力
端子はイネーブル信号を受け取るように結合されている
もの。
9. The computer system of claim 8, wherein said inverting logic gate comprises a NAND gate having first and second input terminals, said first input terminal of said inverting logic gate. The input terminal is coupled to the second input terminal, the second input terminal being coupled to receive an enable signal.
【請求項10】 コンピュータシステムであって、 クロック信号を受信するプロセッサ手段、および、 前記クロック信号を発生する電圧制御発振器とから構成
され、 前記電圧制御発振器は、可変供給電圧を受け取り、前記
可変供給電圧の変化に応じて、所定の範囲内でその周波
数が変化する出力信号を供給し、 前記電圧制御発振器の周波数の変化の割合が、前記可変
供給電圧における対応する周波数変化の割合よりも0.
3を越えた大きな割合で変化することを特徴とするコン
ピュータシステム。
10. A computer system, comprising: processor means for receiving a clock signal; and a voltage controlled oscillator for generating said clock signal, wherein said voltage controlled oscillator receives a variable supply voltage and said variable supply Providing an output signal whose frequency varies within a predetermined range in response to a change in voltage, wherein the rate of change of the frequency of the voltage controlled oscillator is greater than the rate of corresponding frequency change in the variable supply voltage by 0.
A computer system characterized by varying at a large rate exceeding three.
【請求項11】 コンピュータシステムであって、 クロック信号を受信するプロセッサ手段、および、 前記クロック信号を発生する電圧制御発振器とから構成
され、 前記電圧制御発振器は、可変供給電圧を受け取り、前記
可変供給電圧の変化に応じて、所定の範囲内でその周波
数が変化する出力信号を供給し、 前記電圧制御発振器の周波数の変化の割合が、前記可変
供給電圧における対応する周波数変化の割合よりも1.
0を越えた大きな割合で変化することを特徴とするコン
ピュータシステム。
11. A computer system, comprising: processor means for receiving a clock signal; and a voltage controlled oscillator for generating said clock signal, wherein said voltage controlled oscillator receives a variable supply voltage and said variable supply Providing an output signal whose frequency changes within a predetermined range in response to a change in voltage, wherein the rate of change of the frequency of the voltage controlled oscillator is 1.
A computer system characterized by changing at a large rate exceeding zero.
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